如何提高船用殼管式海水冷凝器的抗腐蝕能力？

一、核心材料的耐蝕性升級

1. 傳熱管材料優選

2. 管板與殼體材料匹配

• 管板：采用鎳銅合金（如 Monel 400）或鈦合金，與傳熱管形成電偶序相近的組合（如鈦管 + 鈦管板），減少電化學腐蝕；

• 殼體：碳鋼殼體需內襯防腐層（如橡膠、玻璃纖維），或直接選用不銹鋼（316L），避免碳鋼與銅合金管束形成宏電池。

二、結構設計消除腐蝕隱患

1. 避免縫隙腐蝕的細節設計

• 管板與管子連接：采用 “脹接 + 密封焊" 復合工藝（而非單純脹接），消除縫隙（縫隙寬度＞0.1 mm 時易聚集腐蝕介質）；

• 折流板與管束間隙：控制折流板孔徑與管外徑差≤0.5 mm，防止海水滯留形成濃差電池；

• 殼體法蘭墊片：使用聚四氟乙烯（PTFE）墊片，避免橡膠墊片老化后形成縫隙。

2. 流體分布與流速控制

• 海水流速：維持殼程海水流速在 1.5~2 m/s，避免流速＜1 m/s 時鹽分沉積（結垢促進腐蝕）或流速＞2.5 m/s 時沖刷腐蝕；

• 防沖板設置：海水入口處加裝厚度≥6 mm 的防沖板（材料與管束一致），將入口流速從 3~5 m/s 降至 1.5 m/s 以下，保護管束入口端。

3. 微生物腐蝕（MIC）防控結構

• 殼體表面處理：內壁加工成鏡面（粗糙度 Ra≤1.6 μm），減少微生物附著位點；

• 流道設計：避免死區（如折流板與殼體間隙≤10 mm），防止微生物滋生形成生物膜（生物膜下腐蝕速率可提高 5~10 倍）。

三、主動防腐技術應用

1. 陰極保護系統（ICCP / 犧牲陽極）

• 犧牲陽極法：

• 材料：選用鋅合金（如 Zn-Al-Cd）或鎂合金，安裝在殼程內壁（間距≤2 m），陽極面積占傳熱面積的 0.8%~1.2%；

• 效果：使金屬表面電位維持在 - 0.85 V（相對于飽和甘汞電極），腐蝕速率從 0.1 mm / 年降至 0.01 mm / 年以下。

• 外加電流陰極保護（ICCP）：

• 適用于大型冷凝器（傳熱面積＞500 m2），通過鈦基氧化銥陽極施加電流，自動維持保護電位，壽命可達 10 年以上（犧牲陽極需 2~3 年更換）。

2. 表面涂層防護

• 傳熱管涂層：

• 鈦管可涂覆納米陶瓷涂層（如 Al?O?-TiO?），進一步降低生物附著；銅鎳管可鍍 0.05~0.1 mm 厚的鎳磷合金（Ni-P），耐蝕性提升 3 倍；

• 殼體涂層：采用環氧玻璃鱗片涂料（厚度≥300 μm），孔隙率＜0.1%，隔絕海水與金屬基體。

四、運行維護與腐蝕監測

1. 防污與清洗策略

• 電解海水防污（ECS）：通過電解產生 ClO?殺滅海水中的微生物，防止生物污損（投加量 5~10 ppm，可使生物附著量減少 90%）；

• 在線反沖洗：每周用淡水或海水加清洗劑（如檸檬酸）反沖管程，去除結垢與腐蝕產物（結垢層導熱系數低，且易形成氧濃差電池）。

2. 腐蝕狀態監測

• 安裝腐蝕探針：在殼程設置電偶腐蝕計（ER 探針），實時監測腐蝕速率，當速率＞0.05 mm / 年時預警；

• 定期拆檢：每半年檢查管板焊縫、折流板支撐處的腐蝕情況，必要時采用超聲波測厚（壁厚減薄＞10% 時需更換管束）。

五、特殊工況的針對性措施

1. 高鹽度 / 污染海域應對

• 采用鈦合金管束 + 316L 不銹鋼殼體，配合 pH 值調節（將海水 pH 維持在 7.5~8.5，降低 Cl?腐蝕活性）；

• 在海水入口加裝過濾裝置（精度≤50 μm），去除泥沙與有機物，減少磨損腐蝕與微生物附著。

2. 停機保護

• 長期停用時，將冷凝器內海水排凈并充入干燥氮氣（露點≤-40℃），或注入 10% 的亞硝酸鈉溶液（陽極型緩蝕劑），防止縫隙內殘留海水濃縮腐蝕。